南水北调中线输水渠道中分水口的影响

为研究南水北调中线输水渠道中分水口流量变化对干渠的影响特征,选取天津分水口为例,采用一维Saint-Venant数学模型模拟计算该分水口各种分水状态下干渠中的水流过渡过程。采用虚拟渠道等效糙率法来模拟渠道中各类型的输水建筑物的影响。得出该分水口关闭时间超过33.6 h会导致紧邻下游端的西黑山节制闸前水位出现漫顶,分水口前水位下降速度与分水口流量变率呈线性变化关系,并给出了其拟合公式。     

区域流场对含水层采能区地温场的影响

建立三维水热耦合数值模拟模型,对不同地下水天然流动情况下,含水层采能过程中及采能后地温场的演化进行了模拟和分析。结果表明,对于地下水流动较为显著的地区,地温场的变化幅度不仅受地下水天然流速的影响,还与井位布局方向密切相关。区域地下水的天然流速越大,系统停运期抽水井的温度恢复速度越快;对于相同地下水天然流速,地下水流向沿抽水井指向回灌井比垂直于抽灌井对之间连线方向的情况,抽水井温度变化幅度要小。     

多时间尺度自适应流域水量调控模型

水量调控是解决流域水资源时空分布不均、防止河道断流的有效途径之一。在分析水量调控系统的基础上,建立了年、月、旬自适应水量调度模型框架。采用自适应控制理论和“总量控制、轨迹跟踪和滚动修正”的方法,建立了多尺度、多用户复杂条件下的流域水量调度模型。以黄河流域2003—2004调度年为例,按照中国国务院分水控制指标,分析年、月、旬3个时间尺度的水量调控过程和实例。结果显示,通过自适应多尺度滚动修正,能够保证调度目标的实现。模型具有可操作性和普适性强的特点。     

基于物联网与云计算的灌区信息管理系统研究

为解决灌区信息化建设中信息采集效率低,资源共享能力弱,软件通用化程度不高等问题,基于分层设计理念研发了具有可灵活配置且扩展性强的灌区信息管理系统.系统总体结构根据物联网的体系架构分为感知层、网络层、云计算平台(应用层)3层.灌区的各项业务在云计算平台进行管理并采用Google云计算服务平台(GAE)对系统进行部署.实现了物联网与云计算技术在灌区信息管理领域的无缝对接,较好地解决了灌区信息管理服务中存在的不足.应用结果表明该系统不仅能够提高灌区的管理效率而且可对灌区的科学决策提供有效技术支撑.     

基于JPWSPC的河网一维水动力学模拟并行计算研究

河网一维水动力学模型是平原河网、明渠输水渠道及天然河道水动力模拟、环境模拟和水沙动力学计算的基础模型.随着城市河网水系实时调度及防洪演算等水管理对计算速度要求的提高,以及并行计算技术的成熟,并行化模拟势在必行.本文采用MPI技术及面向对象的程序开发方法,对河网模拟中的预测校正模型(JPWSPC)实现并行化计算,提出了河网拆分和任务组合的基本算法,以包括树状及环状河网的经典算例为例,对算法并行性及拆分组合方法性能进行测试,分析并行算法的加速比和并行效率,并得到了河网拆分及任务组合中计算微段数与加速比的初步规律.     

基于CERES数据的青海省上空云特性时空规律研究

为了对青海省上空云特性在时空上的分布情况及变化规律进行研究,采用美国NASA地球观测系统2003年1月至2016年12月的CERES SSF Aqua MODIS Edition 4A云资料,根据青海省的地形地貌特征及原始CERES数据云分层的有效气压与海拔高度的对应关系,按距地表高度对原始CERES数据重新分层,云层距地高度0~3 000 m为低云,3 000~5 500 m为中低云,5 500~9 000 m为中高云,9 000 m以上为高云进行分析。结果表明:(1)青海省上空总云量取值范围在38.2%~71.3%,多年均值为59.5%,云量分布形势呈南高北低。(2)各季节(春夏秋冬)总云量平均值为66.2%,67.3%,52.5%,52.0%。(3)云中液态水路径和冰水路径取值范围为143.6~221.3 g/m~2,202.2~380.3 g/m~2。(4)青海省上空中高云、中低云、低云云量占各层云量总和的28.6%,43.7%,27.7%。(5)设定低云有效的临界条件为云量大于30%,低云有效天数多年均值为276.6 d。该结果为青海省人工影响天气作业的实施提供了数据支撑。     

基于GIS的地下水资源评价

为模拟地下水动态特征和进行资源评价,开发了基于地理信息系统(GIS)、具有地下水模拟功能的地下水信息系统。将集成系统应用于北京市密(云)怀(柔)顺(义)盆地的地下水评价中,并对不同开采条件下地下水资源变化情况进行预测。计算表明,该区地下水调蓄能力强,可以作为备用水源地。将GIS与地下水模型集成,在改进建模方式、提高建模效率、改进模型可操作性等方面十分有效。     

南水北调中线输水渠道中分水口的影响

为研究南水北调中线输水渠道中分水口流量变化对干渠的影响特征,选取天津分水口为例,采用一维Saint-Venant数学模型模拟计算了该分水口各种分水状态下干渠中的水流过渡过程。提出采用虚拟渠道等效糙率法来模拟渠道中各类型的输水建筑物的影响。得出该分水口关闭时间超过33.6h会导致紧邻下游端的西黑山节制闸前水位出现漫顶。分水口前水位下降速度与分水口流量变率呈线性变化关系,并给出了其拟合公式。     

流域水量调度自适应模型研究

针对流域水量调度中来水和用水随机性特点,将自适应控制理论引入流域水量调度,建立了黄河流域水量调度模型,提出了自适应轨迹跟踪水量调度方法.水量调度控制目标是在整个调度期,各用水单位的用水比例始终逼近既定的分水指标.系统控制参数通过约束条件实现,可调系统参数通过水量平衡模型、水库自调节模型和水量分配模型确定.模型计算表明,水量调度自适应模型能够控制分水过程,使分水比例始终逼近既定的指标.     

黄河流域水量调度的自校正控制模型

为克服单纯人工调水的局限,满足现代黄河水调工作的需要,建立了黄河流域水量调度的自校正控制模型。以防凌、防断流以及"公平分水"为模型控制目标,以黄河干流骨干水库为调节器,及时跟踪、掌握水调系统控制流量、引水流量、水库泄量、水位等状态参数,调节水库泄流、调整引水计划。运用该模型编制了黄河流域2001至2002水文年的水调方案并与当年实际情况对比。结果显示与实际水调情况下的控制断面流量平均偏差1.05%,小浪底水库下泄流量平均偏差2.77%,各省区耗水量平均偏差4.40%,省区耗水过程偏差14.37%。该模型目前已经在黄河水量调度中心投入运行。